[发明专利]一种锆钛酸锰钡陶瓷及其制备方法与应用

说明书

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种锆钛酸锰钡陶瓷及其制备方法与应用。本发明提供了一种锆钛酸锰钡陶瓷，结构式为：BaZr_xMn_yTi_(1‑x‑y)O₃；其中，0.15≤x≤0.20，0.0025≤y≤0.05。本发明还提供了一种上述锆钛酸锰钡陶瓷的制备方法，本发明还提供了一种上述锆钛酸锰钡陶瓷或上述制备方法得到的产品在传感器、固态制冷以及储能器件领域的应用。经实验测定可得，本发明提供的技术方案制得的产品，与现有技术中的制冷材料相比，可保持更宽的温度稳定性以及使用温区，可应用于日常制冷材料的各个领域；同时，具有较高的电卡效应，材料性能佳；解决了现有技术中的电卡制冷材料，存在着无法确保目标陶瓷在保持宽的温度稳定性及使用温区的同时，获得高的电卡效应的技术缺陷。

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种锆钛酸锰钡陶瓷及其制备方法与应用。

背景技术

传统的制冷方式采用的是空气压缩机制冷，在制冷的过程中，能量在热传导过程中以各种方式耗散，制冷效率实际比较低。同时，空气压缩机制冷过程中，对以氟化物为代表的各类制冷剂的使用，所造成的环境损伤，如对臭氧层的损害，加剧全球温室效应等缺陷，约制了空气压缩机制冷技术的进一步普及和发展。另一方面，近年来，随着智能器件的发展，人们对制冷小型化、智能化及能源优化的要求越发强烈，找到一种新型的高效、环境友好的制冷技术，成为制冷发展领域的主要研究方向。半导体制冷(Semiconductorrefrigeration)、磁卡制冷(Magnetic-caloric refrigeration)、电卡制冷(Electric-caloric refrigeration)等新型全固态技术越来越受到重视；其中，固态制冷是人们较为关注的领域之一。

新型的制冷技术如半导体制冷由于其原理上的缺陷，在制冷过程中同时产生的焦耳热等多余的能量耗散，致使其制冷效率一直不高；而为了得到足够的制冷效率，磁卡制冷所需要的强磁场，一来需要巨大的磁性部件，二来强磁场对人体环境都有着明显的伤害。而电卡制冷以其高的制冷效率，环境友好性和易于小型化商用化的特点，在固态制冷领域被视为最佳的解决方案。其中，由于其对环境的污染小且聚合材料较好的热传导特性，人们渐渐把目光转向一个新的陶瓷体系——钛酸钡(BTO)陶瓷；具有的较高得电卡效应，环境友好等特性，被认为是极具前景的电卡固态制冷材料广泛研究。

尽管钛酸钡基体系表现出良好的电卡性能，但是，仍具有一些不足之处。首先，居里点过高(TC-BTO₃＝120℃)；其次，一级相变虽然能带来高的电卡性能，但是窄的温度区间，都使得高的电卡效应不能应用于实际生活生产过程中。所以如何在保持宽温域的同时是材料具有高的电卡效应又是一个值得研究的问题。同时，对于氧化物陶瓷而言，材料中不可避免存在的氧缺陷是影响材料性能的一个关键因素，氧缺陷在陶瓷电卡材料中作为一维点缺陷存在，一方面挟制电偶极子的转向，另一方面，提供不期望出现的漏电流，降低陶瓷材料耐受电场同时造成损耗，很大程度上降低了材料性能。

从上述背景技术介绍可以得出，现有技术中的电卡制冷材料，存在着无法确保目标陶瓷在保持宽的温度稳定性及使用温区的同时，获得高的电卡效应的技术缺陷。

因此，研发出一种锆钛酸锰钡陶瓷及其制备方法与应用，用于解决现有技术中的电卡制冷材料，存在着无法确保目标陶瓷在保持宽的温度稳定性及使用温区的同时，获得高的电卡效应的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种锆钛酸锰钡陶瓷及其制备方法与应用，用于解决现有技术中的电卡制冷材料，存在着无法确保目标陶瓷在保持宽的温度稳定性及使用温区的同时，获得高的电卡效应的技术缺陷。

本发明提供了一种锆钛酸锰钡陶瓷，所述锆钛酸锰钡陶瓷的结构式为：BaZr_xMn_yTi_(1-x-y)O₃；